Основные части автомобиля: названия и их устройство

Содержание

Устройство и работа автомобиля

Можно дать такое определение автомобилю: это механическое устройство, которое освобождает скрытую энергию бензина и, управляя освобожденной энергией, использует ее для вращения колес. Бензиновое топливо по очереди впрыскивается в каждый из цилиндров двигателя (рисунок выше), и там оно сгорает. Освобождающаяся при сгорании энергия двигает поршень цилиндра. Поршень идет вниз цилиндра как кулак, когда мы просовываем руку в рукав, и через коленчатый вал при помощи механизма сцепления передает, энергию в коробку передач.

После коробки передач энергия вращательного движения переходит на ведущий вал. Он вращается вместе с механизмом дифференциала. А дифференциал не только передает энергию ведущим колесным осям, установленным перпендикулярно ведущему валу, но и позволяет левому и правому колесу вращаться с разной скоростью, если это необходимо. Например, когда автомобиль движется на повороте.

Из скольки деталей состоит автомобиль?

Обычно мы редко задумываемся над тем, как устроена та или иная вещь. Особенно та, которая является технически сложным устройством. Например, автомобилем.
Разумеется, многие автовладельцы неплохо знают внутренне устройство автомобиля и работу его узлов как по отдельности, так и целом. Но задумывались ли вы когда-нибудь, из скольких деталей состоит современный легковой автомобиль? Ведь, пожалуй, это наиболее сложное устройство, которым может владеть любой человек по своему желанию.

Попытка самостоятельного подсчета деталей в автомобиле заранее обречена на неудачу. Сделать это, конечно, возможно, но тогда придется разобрать автомобиль до винтика.

Как правило, при ремонте машин мы меняем тот или иной узел целиком, «в сборе». Между тем, даже в одной стойке амортизатора содержится несколько десятков деталей. Или, положим, поршень – да, это отдельная деталь, но каждое поршневое кольцо – это также отдельная деталь, которая должна учитываться.

Даже автомобильные заводы не всегда знают, сколько всего деталей используется в их автомобилях. Производство современного автомобиля подразумевает наличие огромного количества субподрядчиков, поставляющих заводу уже готовые узлы. Ведь никакой завод не собирает у себя мультимедийную систему из печатной платы и кучи радиоэлементов.

Если считать автомобиль на уровне отдельных узлов, то он состоит примерно из 1500-2000 деталей. Между тем, даже один двигатель включает в себя несколько тысяч деталей (до 5000).

Но специалисты компании Тойота сделали невозможное и все-таки подсчитали количество деталей, на которые может быть разобран среднестатистический автомобиль что называется «до винтика», то есть до того состояния, когда каждая деталь является уже неразборной. Полученная цифра впечатляет. Количество деталей оценивается в 30000. Понятно, что от модели к модели эта цифра будет отличаться, но сам порядок говорит за себя.

Таким образом, автомобиль – сложнейшее устройство, работающее в тяжелых условиях с огромной надежностью. Ведь каждая из деталей обеспечивает бесперебойную работу автомобиля в течение многих лет. Просто представьте себе, насколько надежна должна быть конструкция, чтобы обеспечить хотя бы трехлетнюю гарантийную эксплуатацию без ремонта. Можно только бесконечно восхищаться инженерной мыслью, шагнувшей далеко вперед со времени более чем вековой истории автомобиля.

Основные узлы устройства автомобиля

Несмотря на огромное число моделей и брендов, при детальном рассмотрении оказывается, все легковые транспортные средства устроены одинаково.

Основные части любого автомобиля:

Двигатель (мотор). Устройство трансформирует тепловую энергию в механическую, что необходимо для передачи крутящего момента к колесам. Другими словами, благодаря ему машина едет;
Трансмиссия (силовая передача). Отвечает за тот самый крутящий момент, который стимулируется источником энергии от мотора. В данный узел входят следующие агрегаты: коробка передач, сцепление, карданная передача, ведущий мост;
Ходовая часть (в простонародье – «ходовка»). Механическая основа движения автомобиля. Конструкция включает переднюю и заднюю подвески, колеса, ведущие мосты;
Системы управления. Собственно говоря, это рулевая система (чтобы ехать) и тормозная (чтобы останавливаться);
Электрооборудование. Сюда входят аккумулятор, проводка, генератор. Словом – источники и потребители тока.

Все перечисленные элементы крепятся к несущей конструкции – кузову автомобиля. Последний состоит из днища, передних и задних лонжеронов (силовые детали каркаса, делающие его прочным и устойчивым), моторного отсека, крыши и навесных элементов (двери, капот, крышка багажника, бампер, крылья).

Данный перечень — лишь «верхушка айсберга», но ее вполне достаточно, чтобы начать понимать базовый принцип устройства автомобиля.

Обзор важных систем и агрегатов устройства авто

Итак, согласно схеме общего устройства машины, она работает следующим образом.

Благодаря кузову все узлы устройства собраны вместе. Системы работают синхронно и слаженно. За запуск двигателя отвечает аккумулятор. Последний выдает искру, из-за которой воспламеняется бензин в камере сгорания. Детонация запускает движение поршней в моторе. Двигатель, с помощью трансмиссии (если максимально просто, это сила, которая крутит колеса) передает энергию на колеса. За плавность и исправность хода отвечает ходовка. Машина едет или останавливается. Эти процессы контролируются педалями «газ» и «тормоз». В автомобилях с механической коробкой передач есть еще педаль «сцепление» (об этом чуть ниже). Чтобы работали все лампочки и датчики, а также исправно функционировал бортовой компьютер, генератор вырабатывает ток.

Водитель, сидя за рулем в комфортабельном салоне, не видит и не ощущает всю сложность технического устройства автомобиля. Он лишь поворачивает ключ в замке, переключает рычаг коробки, давит педали, крутит руль, да жмет кнопочки на панели. Ну, и контролирует уровень топлива в баке. Сказка, да и только!

Однако, все же, если он хочет понимать устройство автомобиля, хотя бы на уровне «для начинающих», должен разбираться еще в некоторых механизмах.

Важным элементом схемы и устройства автомобиля является движок (или мотор). Они бывают внутреннего сгорания (на бензине или газе) и электрические. Первые подразделяются еще на десяток подвидов, но мы туда углубляться не станем.

Не менее значимой частью управления считается тормозная система. Она бывает стояночная (чтобы фиксировать авто на неровной поверхности) и рабочая (предназначена для временной или полной остановки, а также для снижения скорости движения);

Коробка передач. Речь идет о знакомых каждому водителю терминах «механика» или «автомат», если грамотно – МКПП и АКПП. Еще бывает роботизированная коробка (некий микс первых двух), но она не получила широкого распространения. Автоматом управлять проще, поскольку он сам контролирует скорость и нагрузку на машину, в такой машине нет педали сцепления. В случае же с механикой, водитель, с помощью последнего, самостоятельно переключает скорости, следя за нагрузкой на авто.

Что такое сцепление? Как работает данный элемент устройства? Вы когда-нибудь задумывались, почему, когда мы заводим тачку, она сразу не едет. Почему при заведенном двигателе она стоит на месте, пока мы не переключим скорость и не нажмем на педаль газа (тормоза и сцепления, потом газа при МКПП)? Сейчас попробуем объяснить:

Силовой агрегат (движок) авто оснащен маховиком и коленвалом. На самом деле, там внутри сложная система шестеренок, валов и зубьев, но чтобы углубиться в детали этой конструкции, нужно обладать хотя бы минимальным запасом специальных знаний. А потому, мы стараемся объяснять проще.
Со стороны маховика к мотору прикреплена коробка передач со сцеплением.
Завод автомобиля происходит на «нейтралке» (нейтральная передача), при которой зубья коленчатого вала выведены из зацепления. Другими словами, вал коробки вращается вхолостую, крутящая сила, пока, не передается на колеса.
Чтобы начать двигаться, нужно выжать сцепление. Оно спровоцирует плавное сочленение шестеренок маховика с трансмиссией. Далее, следует включить первую скорость. Начнется движение всего механизма, можно жать педаль газа. В автомобилях с АКПП весь этот процесс выполняется автоматически, без участия водителя.

Ну что же, мы разобрали базовые элементы конструкции и устройства современного автомобиля, постарались объяснить все максимально доступно и просто. Теперь вы понимаете, каким образом тачка едет, почему работает двигатель, за что отвечает тот или иной агрегат.

Мало кто поспорит, управлять современной машиной, да еще с АКПП – одно удовольствие. Но это – только если соблюдать рекомендации по уходу, относиться к авто бережно, вовремя проходить ТО и реагировать на малейшие неисправности.

Рама и кузов

Как и человек, машина имеет собственный скелет — каркас. На нём держатся все навесные системы и элементы. Правильнее называть его остовом или несущей системой. Она, в свою очередь, бывает рамной или безрамной, рамно-кузовной. Главное предназначение остова — крепить, держать все основные агрегаты и системы автомобиля, воспринимать нагрузки при движении.

В основе рамного строения автомобиля лежит жёсткая стержневая схема — рама. На неё крепят все основные узлы автомобиля, включая и сам кузов. Подобная конструкция характерна для тракторов, грузовых автомобилей и некоторых крупных внедорожников. Рама должна быть очень прочной, но одновременно лёгкой и технологичной.

Основными деталями такого шасси являются две или более (зависит от конструкции авто) продольно расположенные балки, соединённые поперечинами. Это и есть лонжероны, которые так часто вызывают интерес новичков. Наибольшее распространение получили клепаные рамы, простые в изготовлении и более технологичные. С другой стороны, они не подходят для тяжёлых автомобилей. Здесь целесообразнее использовать цельносварные рамы. А при мелкосерийном производстве некоторых авто применяют болтовое соединение. Сам кузов крепится на раму с помощью особых кронштейнов на болтах с толстыми резиновыми прокладками, уменьшающими вибрации.

Безрамный кузов сам является опорой, несущей составляющей. Изготавливать его, обслуживать и ремонтировать гораздо сложнее. Несмотря на это они вытеснили рамы, стали повсеместно применяться в создании современных легковых авто. В первую очередь из-за меньшей массы и превосходной устойчивости за счёт низкого центра тяжести. К тому же по безопасности безрамная конструкция лучше всех остальных систем. Первый в мире автомобиль с такой системой — Lancia Lambda 1922 года выпуска.

Часто несущий кузов сравнивают со скорлупой яйца. Как известно, его очень трудно сломать продольно, так как вся сила не концентрируется в одном месте, а рассеивается по всей площади. Так и целиком безрамная или рамно-несущая конструкция автомобиля, состоящая из множества панелей, приваренных между собой, образует прочную единую конструкцию. Примечательно, что даже стёкла такого кузова берут определённую часть нагрузки и влияют на общую жёсткость.

Кузова принято различать и по основным типам. Например, легковые автомобили выпускаются в виде седана, хэтчбека или универсала. Существуют и другие разновидности, но они не столь распространены. Наиболее популярен седан, который разделён конструктивно на три части: моторный отсек, салон и багажник. А вот хэтчбек не имеет отдельного багажного отсека. Последний соединён с салоном, что вызывает определённые неудобства. Зато хэтчбек компактнее седана и легче, что положительно сказывается на расходе горючего и маневренности. Универсал же рассчитан на высокие нагрузки, оснащён багажником огромных размеров. Такой кузов у всех современных внедорожников.

Кузов делают из высокопрочной стали, проходящей несколько этапов обработки. Как правило, стараются использовать тонкие листы металла, чтобы уменьшить общую массу автомобиля.

Панели крепятся между собой точечной сваркой. Это пока что лучшая технология скрепления, так как надёжна и позволяет уменьшить количество кромок и острых углов, наиболее чувствительных к ржавлению.

Кузов автомобиля состоит из:

зоны мотора и дополнительных систем с поперечинами и фронтальными лонжеронами;
пассажирского салона или кабинки с днищем, порогами, стойками и лонжеронами;
багажника с задней панелью и крыльями.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатели разделяют на несколько видов, это разделение производится по виду топлива используемого при работе. Двигатели бывают дизельные, бензиновые, газовые и комбинированные. Состав всех двигателей практически одинаковый, он состоит из следующих узлов:

Блока цилиндров.
Головки блока цилиндров, в которую входят распределительный вал и клапана.
Кривошипно-шатунного механизма, в который входят коленчатый вал, поршень и шатун.
Система охлаждения, включающая в себя водяной насос, радиатор, вентилятор, датчик температуры, расширительный бачок, термостат и патрубки системы.
Система смазки, состоящая из масляного насоса, масляного заборника, фильтрующего элемента и датчика аварийного давления, датчик уровня масла.
Система питания частично относится к двигателю, состоит из топливного насоса, топливных форсунок или карбюратора, дроссельного узла.
Электронное управление, включает в себя блок управления двигателем и разнообразный комплект датчиков, отвечающих за работу двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы превратить тепловую энергию в механическую энергию. Топливовоздушная смесь попадает в камеру сгорания через впускной клапан, путем разряжения, созданного поршнем в цилиндр. Затем происходит сжатие смеси за счет движения поршня вверх при закрытых клапанов.

В момент критического сжатия подается искра, которая воспламеняет смесь и заставляет поршень двигаться вниз, затем происходит открытие выпускного клапана и выхлопные газы попадают в выпускной коллектор. Работа дизельного двигателя немного отличается, там воспламенения происходит при сильном сжатии без подачи искры.

Также в последнее время все чаще встречаются гибридные двигатели и электрические двигатели. В гибридном исполнении используется двигатель внутреннего сгорания для вращения генератора, а колеса приводятся в движение электромотором. Основным отличием является наличие аккумуляторных батарей. Электромобили приводятся в движение электромотором, а энергия поступает от аккумуляторов.

Трансмиссия и КПП

Недостаток двигателей внутреннего сгорания – очень узкий диапазон оборотов, при которых мощность достигает максимального показателя. Кроме того, каждый мотор имеет «красную зону» — это предел максимальных оборотов. Иначе есть риск, что двигатель выйдет из строя.

Чтобы в каждом режиме мотор мог работать на оптимальных для него оборотах, когда мощность и крутящий момент на максимуме или близки к нему, нужна коробка передач. Также трансмиссия передает крутящий момент на колеса автомобиля через полуоси в случае с переднеприводными автомобилями или через карданный вал в случае с заднеприводными. Последняя схема конструкции является классической.

Давайте рассмотрим, как устроена коробка передач автомобиля. Существует четыре варианта КПП – это традиционная механическая коробка, автоматическая гидротрансформаторная КПП, роботизированная и вариаторная система.

Начнем с устройства и принципа действия механических коробок. Этот механизм передает, преобразует и меняет направление вращательного момента от двигателя внутреннего сгорания на колеса.

Устроена МКПП следующим образом. В корпусе из стали или чугуна установлены шестеренки и валы. Последних всего три – это первичный, промежуточный и вторичный вал. Но это еще не все. Во всех моделях КПП имеется дополнительный вал и шестерни задней передачи. Также коробка состоит из картера, синхронизаторов, механизма переключения и селектора передач.

Валы КПП вращаются на подшипниках. Каждый имеет набор шестеренок с разным числом зубьев. Чтобы работа коробки была бесшумной, а включение передач плавным, шестерни оснастили синхронизаторами. Они предназначены для выравнивания угловых скоростей шестеренок в процессе вращения. Механизм переключения необходим для смены скорости. Водитель через рычаг-селектор выбирает необходимую передачу.

Коробка передач является механизмом, преобразующим крутящийся момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам. Благодаря коробке передач автомобиль может ехать вперед и назад, а двигатель может отключаться от ведущих колес.

Коробки передач бывают механическими, автоматическими, роботизированными и бесступенчатыми.

Механическая коробка передач имеет высокий коэффициент полезного действия и меньший вес. Автомобиль с механической коробкой передач отличается динамичным разгоном и экономичным расходом топлива.

Автоматическая коробка передач проста в использовании, однако дольше «думает», переключая передачи, и расходует больше топлива.

Роботизированная коробка передач является симбиозом автоматической и механической коробок, имеет электронное управление сцеплением. Данный вид коробки менее четкий, нежели автоматическая коробка передач.

В бесступенчатых коробках передач отсутствуют сами передачи, то есть ступени, а передаточное число изменяется плавно. Данная коробка передач широко не применяется, поскольку ремень передачи крутящего момента не выносит высокой мощности современных двигателей.

Салон автомобиля или зона комфорта

Салон современного автомобиля обладает высоким уровнем комфорта, за счет множества систем автомобиля. Устройство кондиционирования обеспечивает создание комфортного микроклимата в салоне автомобиля в независимости от погоды на улице. На некоторых моделях автотранспорта установлен многозонный климат контроль, который организовывает микроклимат для каждого отдельного пассажира.

Сиденья автомобиля стало иметь множество регулировок, так что любой водитель или пассажир может настроить сиденья под себя для комфортной посадки. А также в сиденьях имеются функции подогрева, охлаждения и даже массажа. Многие автомобили на данный момент оборудуются датчиками света и дождя, что, несомненно, создает комфорт водителю.

И не стоит забывать о вспомогательных системах: парковочный радар, обзорные камеры по периметру автомобиля, помощник при парковке. Мультимедийные устройства позволяют не только прослушивать аудио-файлы, но и также просматривать видео и имеют выход в интернет, во многих системах установлен bluetooth, что позволяет производить общение по телефону с помощью мультимедиа, не отвлекаясь от управления транспортным средством.

Подвеска автомобиля

Задняя подвеска автомобиля разделяется на зависимую подвеску и независимую. Зависимая подвеска реализована балкой, амортизаторами, пружинами. Встречаются варианты рессор вместо пружин или пневмобалонов. Независимая подвеска состоит из полурамника с рычагами, такая подвеска более мягкая и комфортная в отличие от зависимой подвески.

Передняя подвеска также имеет рычаги, поворотные кулаки, стабилизатора, амортизаторы и пружины или варианты. На внедорожниках можно встретить торсионную подвеску. Отличие такой подвески в использовании торсиона вместо пружин.

Рулевое управление

Рулевое управление состоит из реечного механизма, соединенного с рулевым колесом по средствам рулевых карданных передач, усилителя руля (гидропривод или электропривод). Гидроусилитель работает за счет гидравлического масла, нагнетаемого насосом в рулевую рейку, электроусилитель организован электромотором, установленным непосредственно на рулевом механизме.

Тормозная система

Отвечает за безопасность. Благодаря работе тормозов машина останавливается. Система торможения состоит из: тормозных дисков, колодок, суппортов, цилиндров, контуров.

Чем выше мощность ДВС, тем мощнее должна быть тормозная система.

Сцепление автомобиля

Сцепление служит для того, чтобы передавать крутящий момент двигателя к коробке передач и плавно соединять или разъединять двигатель с механизмами трансмиссии. От педали сцепления идет трос, приводящий в действие механизм сцепления. Сцепление служит для предохранения деталей двигателя и трансмиссии от перегрузки и повреждения при резком включении передачи или торможении.

Электрическое оборудование

Чтобы двигатель работал исправно, требуется электричество. Для этого в конструкции имеется аккумулятор. Но он не может долго выдавать нужный ток для всех потребителей. В паре с аккумулятором работает генератор. Давайте узнаем, как устроен генератор автомобиля.

Итак, что это такое? Генератор – это источник электрической энергии для всех потребителей. Работает после запуска двигателя, а также заряжает аккумулятор. Любые генераторы представляют собой статор и обмотку, первый зажат между двумя крышками. На последней имеет щеточный узел. Крышки стягиваются винтами. Также имеется и ротор, который вращается внутри статора. При вращении генерируется электрический переменный ток. Он выпрямляется посредством специального блока. Имеется регулятор напряжения – он стабилизирует перепады тока при работе генератора.

Климатическое оборудование

Многие хотя знать, как устроен кондиционер автомобиля. При всех различиях в конструкции, он ничем не отличается от устройства обычного бытового кондиционера. Там также есть компрессор, вентиляторы и блок управления. Работает система за счет хладагента. Компрессор качает фреон, который из газообразного состояния превращается в жидкость.

Ответы на вопросы

Что такое двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания — это двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу.

Что такое коробка передач?

Коробка передач — это механизм для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции (накатом).

Что такое подвеска автомобиля?

Подвеска — это совокупность деталей, узлов и механизмов, играющих роль соединительного звена между кузовом автомобиля и дорогой.

Что такое кузов?

Кузов – элемент несущей части, обеспечивающий размещение пассажиров и грузов, и очень часто выступающий в качестве остова для закрепления основных агрегатов и узлов автомобиля.

Заключение

Вот как устроен автомобиль. На самом деле ничего сложного в конструкции нет. Даже в современных авто можно разобраться и при необходимости отремонтировать их.